JPH11300177A - 膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大規模な処理槽に適用しても容易に保守管理
することができ、かつ沈殿槽方式に匹敵する設置コスト
を実現できる膜分離装置を提供する。 【解決手段】 処理槽４の内部に長手方向に沿って配置
される膜分離装置１を、濾過対象液１７中に浸漬設置さ
れて固液分離を行う膜モジュール２と、内部に配置され
る散気装置１１より噴出する膜面洗浄ガスの気泡を膜モ
ジュール２に向けて案内する散気ケース３とを有した構
成とする。膜モジュール２は、有機濾過膜を表面に配置
した平板状膜カートリッジ６を、膜面を鉛直方向にして
相対向する膜面間に一定間隙をあけて平行に、かつ処理
槽４の長手方向に沿う方向に順次に配列し、配列した膜
カートリッジ６の上端部が、槽長手方向に連なる保守用
通路を形成する構成とする。これにより、小さな設置面
積で大きな膜面積を確保できるとともに、散気装置１１
や配管等の装置構成を簡素にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下廃水処理、汚泥
濃縮などに使用される膜分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下廃水処理、汚泥濃縮などに使用される
固液分離装置に、図１１に示したような、濾過対象液中
に浸漬される膜分離装置３１がある。膜分離装置３１
は、複数枚の平板状膜カートリッジ３２と、その下方よ
り膜面洗浄ガスを噴出する散気装置３３とをケース３４
の内部に配置したものであり、ケース３４は、搬送や保
守管理を容易にするために、膜カートリッジ３２を収容
する膜ケース３５と、散気装置３３を収容する散気ケー
ス３６とに分割形成されている。

【０００３】膜カートリッジ３２は、濾板３２Ａの両表
面に有機濾過膜３２Ｂを配置し、濾板３２Ａと濾過膜３
２Ｂとの間、および濾板３２Ａの内部に形成された透過
液流路に連通する透過液取出口３２Ｃを濾板３２Ａに形
成したものであり、各膜カートリッジ３２の透過液取出
口３２Ｃにチューブ３７を介して連通する集水管３８が
膜ケース３５に取り付けられている。

【０００４】この膜分離装置３１を活性汚泥処理施設で
使用する場合を説明すると、図１２に示したように、処
理槽３９の内部に膜分離装置３１を間隔をおいて並列に
設置し、各膜分離装置３１の集水管３８に接続する透過
液導出管４０を設けるとともに、散気装置３３に接続す
る給気管４１およびブロワ４２などの給気源を設ける。

【０００５】そして、原水４３および活性汚泥を導入し
て、膜分離装置３１を活性汚泥混合液４４中に浸漬状態
とし、その後に、原水４３を連続的に導入し、散気装置
３３より空気を噴出させて酸素供給する状態において、
活性汚泥処理を行うとともに、活性汚泥混合液４４をそ
の水頭を濾過駆動圧として膜カートリッジ３２により重
力濾過し（透過液導出管４０に吸引ポンプを介装するこ
とで吸引濾過も可能である）、膜カートリッジ３２の膜
面を透過した透過液を透過液導出管４０を通じて槽外へ
導出する。その際、散気装置３３より噴出する空気の気
泡およびそれにより生起される上昇水流によって膜カー
トリッジ３２の膜面を洗浄し、分離機能の低下を防止す
るとともに、活性汚泥混合液４４を流動させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、膜分離装置
は、特に上記したような活性汚泥処理施設において、沈
殿槽に比べて性能がよい固液分離手段であることは従来
より衆知のところである。なかでも、濾過対象液中に浸
漬される膜分離装置は、処理槽内に活性汚泥が保持され
るために処理効率が高く、したがって処理槽の設置面積
を従来より低減することができ、沈殿槽が不要であるこ
ともあって、処理施設をコンパクトにできるなどの長所
もある。

【０００７】とりわけ、先に図１１〜図１２を用いて説
明したタイプの膜分離装置３１は、高濃度活性汚泥の固
液分離に優れた性能を発揮し、処理槽の設置面積が従来
の１／３程度ですむだけでなく、運転およびメンテナン
スが容易であり、他のタイプの膜分離装置に比べて大幅
に価格低下されたこともあって、合併処理槽や産業廃水
処理施設など、処理水量が１０００ｍ³ ／日以下の排水
処理施設で広く使用されるようになってきた。近い将
来、家庭用浄化槽への適用も見込まれる。

【０００８】しかしながら、下水処理施設など、処理水
量が日量数万トン以上の大規模な処理施設に適用すると
なると、沈殿槽では、処理水量が大きいほど単位処理水
量当たりの工事費が安くなるのに対して、膜分離装置３
１では、処理水量の大小に拘わらず単位水量当たりの工
事費・装置費が一定であるため、処理規模が大きくなる
ほど沈殿槽方式の方がコスト的に有利になることもあ
り、いまなお膜分離方式の採用が見送られるケースがあ
る。

【０００９】また、膜分離装置３１は、保守管理時に膜
ケース３５を単位として出し入れすることを考慮して、
１５０枚程度の膜カートリッジ３２を配列する大きさ
（７５０×２５５０×２５５０ｍｍ）を最大限として、
上述したように互いに間隔をおいて並列に設置し、昇降
を案内するガイドレール４５（図を簡略化するため、図
１２の最上部の装置にのみ示す）を設けているのが現状
であるが、処理水量がより大きい場合には、図１３に示
したように、膜分離装置３１を並列かつ複数列に配置せ
ざるをえず、膜ケース３５の出し入れが困難になってし
まう。

【００１０】本発明は上記問題を解決するもので、大規
模な処理槽に適用しても容易に保守管理することがで
き、かつ沈殿槽方式に匹敵する設置コストを実現できる
膜分離装置を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に本発明は、処理槽の内部に長手方向に沿って配置され
る膜分離装置であって、濾過対象液中に浸漬設置されて
固液分離を行う膜モジュールと、内部に配置される散気
装置より噴出する膜面洗浄ガスの気泡を膜モジュールに
向けて案内する散気ケースとを有し、前記膜モジュール
は、有機濾過膜を表面に配置した平板状膜カートリッジ
を、膜面を鉛直方向にして相対向する膜面間に一定間隙
をあけて平行に、かつ処理槽の長手方向に沿う方向に順
次に配列し、配列した膜カートリッジの上端部が、槽の
長手方向に連なる保守用通路を形成する構成とした膜分
離装置を提供する。

【００１２】上記した本発明の膜分離装置では、濾過運
転時には、散気装置から噴出する膜面洗浄ガスの気泡お
よびそれにより生起される濾過対象液の上昇流を、散気
ケースにより膜モジュールに向けて案内して膜カートリ
ッジ間の間隙に流入させ、その気液混合流により膜カー
トリッジの膜面を洗浄する状態において、濾過対象液を
クロスフロー濾過する。

【００１３】保守点検時には、濾過対象液の水位を低下
させて、膜カートリッジの上端部により形成される槽の
長手方向に連なる保守用通路を露出させ、その保守用通
路を利用して移動して、膜カートリッジごとに点検し、
必要に応じて出し入れして洗浄や補修を行う。

【００１４】このように、膜カートリッジの保守点検を
別途の用具を用いることなく膜カートリッジ単位で行え
るので、膜モジュールの大きさ（膜カートリッジ数）に
制約がなくなり、かつ膜モジュールの出し入れのための
スペースが不要であり、設置面積当たりの膜カートリッ
ジ数（膜面積）を大きくすることができる。

【００１５】一方、一列に配列する膜モジュールの大き
さ（膜カートリッジ数）を大きくするほど、散気装置や
配管等の装置点数を低減できるので、現場据え付け作業
を容易に行えるのは勿論のこと、装置コストを従来より
大幅に低減することができる。したがって、このような
膜分離装置は、水路状に長い処理槽に配置するのが有利
である。

【００１６】本発明の膜分離装置においては、膜モジュ
ールを、相対向する内側面において膜カートリッジを支
持する膜ケースにより構成し、散気ケースの上に複数個
配置してもよく、あるいは膜モジュールを、散気ケース
上部の相対向する位置に配置した膜カートリッジ支持パ
ネルにより構成してもよい。

【００１７】さらに本発明の膜分離装置においては、散
気ケースの少なくとも一部を槽体と一体の土木構造物で
構成してもよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１〜図３において、本発明
の第１実施形態における膜分離装置１は、直列に配置し
た３個の膜モジュール２と、これらの膜モジュール２を
載置した１個の散気セット３とで構成されており、水路
状に長い処理槽４の長手方向の一端から他端にわたって
設置されている。

【００１９】各膜モジュール２は、上下が開口した箱枠
状の膜ケース５の内部に、上述したものと同様に構成さ
れた平板状膜カートリッジ６を並行に配列したものであ
り、膜ケース５の外側面において互いに密着している。

【００２０】膜ケース５は、対向する１対の側面が後述
するようなスリットパネルで形成されていて、膜カート
リッジ６はその側方縁部がスリットパネルで支持される
ことにより、膜面を鉛直方向にして、かつ隣接する膜カ
ートリッジ６との間に所定間隙をあけて平行に（通常、
膜面間の間隙８〜１２ｍｍ）、かつ処理槽４の長手方向
に沿う方向に順次に配列されている。

【００２１】各膜カートリッジ６の透過液取出口６ａに
チューブ７を介して連通する集水管８は膜ケース５の上
端に取り付けられており、各集水管８に透過液導出管９
の一端が連通している。透過液導出管９の他端は槽外の
大気圧下で開口するが、その開口位置は、重力濾過方式
を採用した場合は通常、濾過膜の露出を防止するために
膜カートリッジ６の上端よりやや上方とされる。

【００２２】散気セット３は、上下が開口した箱枠状の
散気ケース１０の内部に、膜面洗浄ガスを噴出する散気
管１１を、散気ケース１０の長手方向に沿って、また互
いに間隔をおいて複数本（ここでは２本）配設したもの
である。各散気管１１は、給気管１２を介して槽外のブ
ロワ１３やコンプレッサなどの給気源に接続している。
散気ケース１０の上端面と３個の膜ケース５の下端面と
は互いに当接していて、散気ケース１０の上部開口は膜
モジュール２によって確実に覆われている。散気ケース
１０の下部には濾過対象液のための流通口１４が形成さ
れている。

【００２３】各膜分離装置１の両側には、膜モジュール
２の昇降を案内する１対のガイドレール１５が立設され
ている。（図を簡略化するために左下部の装置にのみ示
す）このような膜分離装置１を、活性汚泥処理を行う処
理槽４に設置する際には、各散気ケース１０をその長手
方向が槽長手方向に沿うように、かつ隣接する散気ケー
ス１０および槽壁との間に間隙があくように設置し、散
気ケース１０の内部に散気装置１１を水平に設置し、設
置した散気装置１１を給気管１２を介してブロワ１３に
接続させる。

【００２４】そして、各膜モジュール２をガイドレール
１５により案内しつつ降下させて、散気ケース１０の上
端面に載置し、各集水管８に透過液導出管９を接続させ
る。その後に、原水供給管１６を通じて処理槽４の長手
方向の一端より原水を導入するとともに活性汚泥を投入
して、膜分離装置１を活性汚泥混合液１７中に浸漬状態
として、従来と同様にして、活性汚泥処理並びに活性汚
泥混合液１７の濾過を行う。

【００２５】一方、膜分離装置１の保守点検を行う時に
は、活性汚泥混合液１７の水位を低下させて、膜カート
リッジ６の上端部により形成される槽長手方向に連なる
保守用通路を露出させ、その保守用通路を利用して移動
して、膜カートリッジ６ごとに点検し、必要に応じて出
し入れして洗浄や補修を行う。

【００２６】このように、膜分離装置１では、膜カート
リッジ６の点検、洗浄や補修を膜カートリッジ６ごとに
行えるので、膜モジュール２の大きさ（膜カートリッジ
６の数）に制約がなく、また膜モジュール２の出し入れ
のためのスペースが不要であり、設置面積当たりの膜カ
ートリッジ６の数（膜面積）を大きくできる。

【００２７】したがって、活性汚泥混合液１７を効率よ
く濾過することができ、しかも活性汚泥混合液１７は膜
分離装置１によって流れを妨げられることなく槽長手方
向に沿って流れるため、処理がスムーズに進行する。

【００２８】また、一列に配列する膜モジュール２の大
きさ（膜カートリッジ６の数）を大きくするほど、透過
液導出管９や散気管１１や給気管１２等の装置点数を低
減できるので、現場据え付け作業を容易に行えるのは勿
論のこと、装置コストを従来より大幅に低減することが
でき、処理水量当たり（つまり膜カートリッジ６当た
り）の設置コストを従来より大幅に低減できる。

【００２９】これらのことより、下水道施設のような大
規模な廃水処理施設へも膜分離装置１を有利に適用する
ことができ、水路状に長い処理槽４においてより有利で
ある。

【００３０】さらに、この膜分離装置１の場合、複数の
膜モジュール２を散気ケース１０の上に載置するように
しているので、処理槽４の規模に応じた膜面積を確保で
きさえすれば、各膜モジュール２を構成する膜カートリ
ッジ６の大きさや枚数を適宜に選択することができ、各
膜モジュール２を搬送容易な大きさに構成しておけば、
膜モジュール２単位で出し入れすることもできるので、
処理を全面停止することなく膜カートリッジ６の洗浄や
補修を行うことも可能である。

【００３１】図４に示した第２実施形態における膜分離
装置１のように、単一の膜モジュール２を単一の散気ケ
ース１０上に配置した構成としてもよい。この場合、膜
モジュール２単位での出し入れは容易ではなく、複数の
膜ケース５の密着による強度は得られない点を除いて、
第１実施形態のものと同様の利点が得られる。

【００３２】上記したような膜ケース５は、膜カートリ
ッジ６の側方縁（あるいは上下縁でもよい）を内側面の
スリット（凸部でもよい）で支持するものであるため、
膜カートリッジ６の振動で摩耗することがないＦＲＰ、
ＳＵＳなどで製作する。

【００３３】散気ケース１０は材料、構造に制約はな
く、ＳＵＳ、コンクリートなどで製作可能である。処理
槽４と一体の土木構造物とするなど、堅固な散気ケース
１０としておけば、膜カートリッジ６や保守点検時の荷
重等に起因するひずみを防止できる。

【００３４】また散気セット３は、散気ケース１０の内
部に散気装置１１を固定してユニット化してもよいが、
散気ケース１０の内部で均等に膜面洗浄ガスが噴出する
ように散気装置１１を水平に設置するためには、ユニッ
ト化した場合はユニット全体が水平になるように調整し
なければならないのに対し、ユニット化しない場合は散
気装置１１のみを調整すればよいため作業が容易であ
る。

【００３５】図５および図６に示したように、本発明の
第３実施形態における膜分離装置１では、処理槽４の長
手方向の槽壁４ａに沿う方向に所定高さの壁体１８が立
設され、槽壁４ａと壁体１８とを連結する補強壁１９が
適当間隔で立設されていて、長手方向の槽壁４ａと幅方
向の槽壁４ｂと壁体１５と補強壁１９とで散気ケース２
０が構成されている。

【００３６】槽壁４ａと壁体１８の相対向する内側面に
はそれぞれ、図７に示したような、膜カートリッジ６の
側方縁部が挿入されるスリット２１（下端は膜カートリ
ッジ６を支持するために図示したように閉じられるか、
スリット２１と交わる方向に別途に設けられるストッパ
で閉じられる）を有したスリットパネル２２が固定され
ている。

【００３７】活性汚泥混合液１７などの濾過対象液が流
通する流通口１４は壁体１８の下部に形成されており、
各膜カートリッジ６の透過液取出口６ａにチューブ７を
介して連通する集水管８は、補強壁１９によって形成さ
れる区画ごとに設けられていて、それぞれ槽壁４ａに取
り付けられている。

【００３８】集水管８に連通する透過液導出管９は槽壁
４ａを貫通し、処理槽４に隣接して設けられた処理水槽
２３の内部で開口している。透過液導出管９には、弁装
置２４が介装されるとともに、膜カートリッジ６の透過
液流路に次亜塩素酸ソーダなどの洗浄薬液を送り込む薬
注用立上げ管２５が設けられている。

【００３９】このような散気ケース２０は非常に堅固で
あり、スリットパネル２２を介して膜カートリッジ６の
荷重等を担ってもひずみは生じないので、膜カートリッ
ジ６の出し入れが容易である。保守点検時も、壁体１８
に載って作業できる。

【００４０】図８および図９に示したように、本発明の
第４実施形態における膜分離装置１では、処理槽４の長
手方向の槽壁４ａに沿う方向に、所定高さの壁体１８が
所定間隔をおいて３対立設され、各対の壁体１８どうし
を連結する補強壁１９が適当間隔で立設されていて、処
理槽４の幅方向の槽壁４ｂと壁体１８と補強壁１９とで
散気ケース２０が構成されている。

【００４１】各対の壁体１８の相対向する内側面にはそ
れぞれ、上述したようなスリットパネル２２が固着され
ている。濾過対象液が流通する流通口１４は各壁体１８
の下部に形成されており、各膜カートリッジ６の透過液
取出口６ａにチューブ７を介して連通する集水管８は、
補強壁１９によって形成される区画ごとに設けられ、直
列に連結されて、一方の壁体１８に取り付けられてい
て、端部の集水管８に連通する透過液導出管９は槽外に
おいて吸引ポンプ２６を介装している。

【００４２】このような膜分離装置１によっても、第３
実施形態の膜分離装置と同様の効果が得られる。図１０
は、複数の処理槽４を並列に設け、各槽内に膜分離装置
１を設置した状態を示す。このようにして処理槽４を並
列に設けることにより、膜分離装置１の保守点検を、処
理を全面停止することなく行える。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明の膜分離装置によ
れば、小さな設置面積で大きな膜面積を確保できるとと
もに、散気装置や配管等の装置構成を簡素にすることが
でき、現場据え付け作業が容易になるのは勿論のこと、
装置コストを従来より大幅に低減することができ、大規
模な処理槽にも有利に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における膜分離装置を設
置した処理槽の平面図である。

【図２】同処理槽のＡ−Ａ断面図である。

【図３】同処理槽のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】本発明の第２実施形態における膜分離装置を設
置した処理槽の縦断面図である。

【図５】本発明の第３実施形態における膜分離装置を設
置した処理槽の平面図である。

【図６】同処理槽の縦断面図である。

【図７】膜分離装置を構成するスリットパネルの平面図
である。

【図８】本発明の第４実施形態における膜分離装置を設
置した処理槽の平面図である。

【図９】同処理槽の縦断面図である。

【図１０】図５および図６に示した処理槽を並列に設け
た状態を示す平面図である。

【図１１】従来の膜分離装置の斜視図である。

【図１２】同膜分離装置を並列に設置した処理槽の平面
図である。

【図１３】同膜分離装置を並列にかつ複数列に設置した
処理槽の平面図である。

【符号の説明】

１ 膜分離装置 ２ 膜モジュール ３ 散気セット ５ 膜ケース ６ 膜カートリッジ 10 散気ケース 11 散気装置 14 流通口 17 活性汚泥混合液 20 散気ケース 22 スリットパネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塗師 雅治 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽の内部に長手方向に沿って配置さ
   れる膜分離装置であって、濾過対象液中に浸漬設置され
   て固液分離を行う膜モジュールと、内部に配置される散
   気装置より噴出する膜面洗浄ガスの気泡を膜モジュール
   に向けて案内する散気ケースとを有し、前記膜モジュー
   ルは、有機濾過膜を表面に配置した平板状膜カートリッ
   ジを、膜面を鉛直方向にして相対向する膜面間に一定間
   隙をあけて平行に、かつ処理槽の長手方向に沿う方向に
   順次に配列し、配列した膜カートリッジの上端部が、槽
   の長手方向に連なる保守用通路を形成する構成としたこ
   とを特徴とする膜分離装置。
2. 【請求項２】 膜モジュールは、相対向する内側面にお
   いて膜カートリッジを支持する膜ケースにより構成し、
   単一の散気ケースの上に複数個配置したことを特徴とす
   る請求項１記載の膜分離装置。
3. 【請求項３】 膜モジュールは、散気ケース上部の相対
   向する位置に配置した膜カートリッジ支持パネルにより
   構成したことを特徴とする請求項１記載の膜分離装置。
4. 【請求項４】 散気ケースの少なくとも一部を槽体と一
   体の土木構造物で構成したことを特徴とする請求項１〜
   請求項３のいずれか１項記載の膜分離装置。